双金复合刚管的焊接，石油工程常用！

1. 概述

双金复合刚管是近年来开发的一种新材料，它的内层是不锈钢管，外层嵌套碳钢管或低合金钢管，采用旋压复合工艺使两者紧密贴合，使其既拥有不锈钢优良的耐腐蚀性，又保证管道能够承受较高的工作温度和工作压力，还能有效地节约建造成本。双金属复合管特别适合对输送管道有较高要求的介质，如凝析油本身含有大量腐蚀介质，且工作温度和工作压力较高，若选用不锈钢管道输送，建造、维护成本很高，而选用双金属不锈钢管道在满足相同的腐蚀条件下，建造、维护成本则能够降低较多。双金属复合管在今后的石油石化生产中将成为不可或缺的材料，因此掌握双金属复合管的焊接方法和焊接工艺，将为我公司在今后更好的占领石油石化领域提供技术支持。

2. 焊接工艺制定

（1）背景简介 红浅1井区火驱先导试验区是新疆油田公司的一项重要试点工程，试验区内输送介质多为油气混和液，含H2S、HCl等腐蚀性介质的比例较高。基于此原因，试验区内选用了双金属复合管作为输送管道。应用双金属复合管在新疆油田公司来说还是第一次，对于承建这项工程的我公司来说，开发双金属复合管的焊接方法和焊接工艺已势在必行。

（2）对材料进行分析论证

由于组成双金复合刚管的基层和复合层是通过复合旋压工艺使其紧密贴合在一起，而不属于原子间结合，其间存在缝隙，不锈钢在内层，碳钢在外层，在焊接过程中不锈钢与碳钢需要接触，因此会造成以下几方面的问题：①复合层是304材质不锈钢，且复合层的壁厚较小，仅有2mm，且不锈钢复合层从碳钢基层端部还向外伸出约2.5mm，即使选用手工钨极氩弧焊焊接，其难度也会非常大。②不锈钢复合层与基层20钢之间存在间隙，在焊接过程中飞溅物、杂质小颗粒等极有可能钻入空隙中造成缺陷。③采用手工钨极氩弧焊根焊时，周围空气和保护气氩气都会在间隙中流动，随着焊接过程进行，焊缝区域温度场的不断变化，间隙内的气体受热空气流动速度加快，流动方面不断变化，会影响焊接区域的气体保护效果，很有可能造成焊接缺陷。④不锈钢复合层焊接完成后就要焊接基层，而基层材质为20钢，其焊层与不锈钢所在的焊层必然会紧密连接，那么向不锈钢焊层渗碳也将在所难免，对不锈钢根焊层的防腐蚀性能会有较大影响，直接缩减了管道的防腐能力和使用寿命。

（3）制定焊接方法 基于以上四个问题及其他方面，我们进行了论证，并结合施工现场的实际情况，最终确定了焊接方法：①采用手工钨极氩弧焊将复合层与基层之间的间隙进行封堵焊接，封堵焊缝的熔敷金属覆盖不锈钢复合层向外伸出部分形成V形坡口。②采用不锈钢焊条电弧焊根焊和热焊，焊缝金属厚度＞3mm。③从经济性和降低施工难度方面考虑，采用碳钢焊条电弧焊填充、盖面焊接。

3. 焊接工艺实施

（1）焊接材料选择 封堵焊缝选用与不锈钢材料匹配的超低碳型不锈钢焊丝，根焊和热焊选用与不锈钢材料匹配的低氢型不锈钢焊条，焊条电弧焊焊材选用匹配的普通碳钢焊条即可

（2）接头设计、坡口形式和焊层 选用V形对接坡口，坡口角度α为55°～65°，组对间隙b为2.0～3.0mm，对口错边量控制在1.0mm以内

（3）焊接过程中的技术措施 可以看出，封焊完成后熔敷金属形成一个坡口，有利于后续的焊接。

4. 结语

焊接工艺试验所得到的焊接接头正反面成形美观，焊缝金属没有被氧化，保护良好，焊接接头无缺陷，各项力学性能优良。通过严格控制焊接工艺，过渡层焊缝金属未被碳钢层稀释，而不锈钢焊缝金属中合金元素含量没有明显降低，过渡层起到了较好的保护作用。

生产实践证明，双金复合刚管焊接方法和工艺的成功开发填补了公司的技术空白，提高了公司在今后市场开发中的核心竞争力。